问题：什么是“高内聚、松耦合”？
问题：如何用迪米特法则（LOD）实现“高内聚、松耦合”？
问题：有哪些代码设计是明显违背迪米特法则的？对此又该如何重构？
一、何为“高内聚、松耦合”？
“高内聚、松耦合”是一个非常重要的设计思想，能够有效地提高代码的可读性和可维护性，缩小功能改动导致的代码改动范围。实际上，在前面的章节中，我们已经多次提到过这个设计思想。很多设计原则都以实现代码的“高内聚、松耦合”为目的，比如单一职责原则、基于接口而非实现编程等。
“高内聚、松耦合”是一个比较通用的设计思想，可以用来指导不同粒度代码的设计与开发，比如系统、模块、类，甚至是函数，也可以应用到不同的开发场景中，比如微服务、框架、组件、类库等。
“高内聚”用来指导类本身的设计，“松耦合”用来指导类与类之间依赖关系的设计。不过，这两者并非完全独立不相干。高内聚有助于松耦合，松耦合又需要高内聚的支持。
1、那到底什么是“高内聚”呢？
所谓高内聚，就是指相近的功能应该放到同一个类中，不相近的功能不要放到同一个类中。相近的功能往往会被同时修改，放到同一个类中，修改会比较集中，代码容易维护。
2、我们再来看一下，什么是“松耦合”？
所谓松耦合是说，在代码中，类与类之间的依赖关系简单清晰。即使两个类有依赖关系，一个类的代码改动不会或者很少导致依赖类的代码改动。实际上，我们前面讲的依赖注入、接口隔离、基于接口而非实现编程，以及今天讲的迪米特法则，都是为了实现代码的松耦合。
3、“内聚”和“耦合”之间的关系
“高内聚”有助于“松耦合”，同理，“低内聚”也会导致“紧耦合”。关于这一点，我画了一张对比图来解释。图中左边部分的代码结构是“高内聚、松耦合”；右边部分正好相反，是“低内聚、紧耦合”。
二、“迪米特法则”理论描述
迪米特法则的英文翻译是：Law of Demeter，缩写是 LOD。单从这个名字上来看，我们完全猜不出这个原则讲的是什么。不过，它还有另外一个更加达意的名字，叫作最小知识原则，英文翻译为：The Least Knowledge Principle。
最原汁原味的英文定义：
Each unit should have only limited knowledge about other units:
only units “closely” related to the current unit.
Or: Each unit should only talk to its friends;
Don’t talk to strangers.
直译为中文为：
每个模块（unit）只应该了解那些与它关系密切的模块（units:
only units “closely” related to the current
unit）的有限知识（knowledge）。
或者说，每个模块只和自己的朋友“说话”（talk），
不和陌生人“说话”（talk）。
为了统一讲解，我把定义描述中的“模块”替换成了“类”：
不该有直接依赖关系的类之间，不要有依赖；
有依赖关系的类之间，尽量只依赖必要的接口（也就是定义中的“有限知识”）。
三、理论解读与代码实战一
这条原则中的前半部分，“不该有直接依赖关系的类之间，不要有依赖”。我举个例子解释一下。
这个例子实现了简化版的搜索引擎爬取网页的功能。代码中包含三个主要的类。其中，NetworkTransporter 类负责底层网络通信，根据请求获取数据；HtmlDownloader 类用来通过 URL 获取网页；Document 表示网页文档，后续的网页内容抽取、分词、索引都是以此为处理对象。具体的代码实现如下所示：
//请求获取数据
public class NetworkTransporter {
// 省略属性和其他方法...
public Byte[] send(HtmlRequest htmlRequest) {
//...
}
}
//通过URL获取网页数据
public class HtmlDownloader {
private NetworkTransporter transporter;//通过构造函数或IOC注入
public Html downloadHtml(String url) {
Byte[] rawHtml = transporter.send(new HtmlRequest(url));
return new Html(rawHtml);
}
}
//网页内容抽取、分词、索引
public class Document {
private Html html;
private String url;
public Document(String url) {
this.url = url;
HtmlDownloader downloader = new HtmlDownloader();
this.html = downloader.downloadHtml(url);
}
//...
}
这段代码虽然“能用”，能实现我们想要的功能，但是它不够“好用”，看看都有哪些缺陷：
首先，我们来看 NetworkTransporter 类。作为一个底层网络通信类，我们希望它的功能尽可能通用，而不只是服务于下载 HTML，所以，我们不应该直接依赖太具体的发送对象 HtmlRequest。从这一点上讲，NetworkTransporter 类的设计违背迪米特法则，依赖了不该有直接依赖关系的 HtmlRequest 类。
我们应该如何进行重构，让 NetworkTransporter 类满足迪米特法则呢？我这里有个形象的比喻。假如你现在要去商店买东西，你肯定不会直接把钱包给收银员，让收银员自己从里面拿钱，而是你从钱包里把钱拿出来交给收银员。这里的 HtmlRequest 对象就相当于钱包，HtmlRequest 里的 address 和 content 对象就相当于钱。我们应该把 address 和 content 交给 NetworkTransporter，而非是直接把 HtmlRequest 交给 NetworkTransporter。根据这个思路，NetworkTransporter 重构之后的代码如下所示：
public class NetworkTransporter {
// 省略属性和其他方法...
public Byte[] send(String address, Byte[] data) {
//...
}
}
我们再来看 HtmlDownloader 类。这个类的设计没有问题。不过，我们修改了 NetworkTransporter 的 send() 函数的定义，而这个类用到了 send() 函数，所以我们需要对它做相应的修改，修改后的代码如下所示：
public class HtmlDownloader {
private NetworkTransporter transporter;//通过构造函数或IOC注入
// HtmlDownloader这里也要有相应的修改
public Html downloadHtml(String url) {
HtmlRequest htmlRequest = new HtmlRequest(url);
Byte[] rawHtml = transporter.send(
htmlRequest.getAddress(), htmlRequest.getContent().getBytes());
return new Html(rawHtml);
}
}
最后，我们来看下 Document 类。这个类的问题比较多，主要有三点。第一，构造函数中的 downloader.downloadHtml() 逻辑复杂，耗时长，不应该放到构造函数中，会影响代码的可测试性。代码的可测试性我们后面会讲到，这里你先知道有这回事就可以了。第二，HtmlDownloader 对象在构造函数中通过 new 来创建，违反了基于接口而非实现编程的设计思想，也会影响到代码的可测试性。第三，从业务含义上来讲，Document 网页文档没必要依赖 HtmlDownloader 类，违背了迪米特法则。
虽然 Document 类的问题很多，但修改起来比较简单，只要一处改动就可以解决所有问题。修改之后的代码如下所示：
public class Document {
private Html html;
private String url;
public Document(String url, Html html) {
this.html = html;
this.url = url;
}
//...
}
// 通过一个工厂方法来创建Document
public class DocumentFactory {
private HtmlDownloader downloader;
public DocumentFactory(HtmlDownloader downloader) {
this.downloader = downloader;
}
public Document createDocument(String url) {
Html html = downloader.downloadHtml(url);
return new Document(url, html);
}
}
四、理论解读与代码实战二
现在，我们再来看一下这条原则中的后半部分：“有依赖关系的类之间，尽量只依赖必要的接口”。我们还是结合一个例子来讲解。下面这段代码非常简单，Serialization 类负责对象的序列化和反序列化。
public class Serialization {
public String serialize(Object object) {
String serializedResult = ...;
//...
return serializedResult;
}
public Object deserialize(String str) {
Object deserializedResult = ...;
//...
return deserializedResult;
}
}
单看这个类的设计，没有一点问题。不过，如果我们把它放到一定的应用场景里，那就还有继续优化的空间。假设在我们的项目中，有些类只用到了序列化操作，而另一些类只用到反序列化操作。那基于迪米特法则后半部分“有依赖关系的类之间，尽量只依赖必要的接口”，只用到序列化操作的那部分类不应该依赖反序列化接口。同理，只用到反序列化操作的那部分类不应该依赖序列化接口。
根据这个思路，我们应该将 Serialization 类拆分为两个更小粒度的类，一个只负责序列化（Serializer 类），一个只负责反序列化（Deserializer 类）。拆分之后，使用序列化操作的类只需要依赖 Serializer 类，使用反序列化操作的类只需要依赖 Deserializer 类。拆分之后的代码如下所示：
public class Serializer {
public String serialize(Object object) {
String serializedResult = ...;
...
return serializedResult;
}
}
public class Deserializer {
public Object deserialize(String str) {
Object deserializedResult = ...;
...
return deserializedResult;
}
}
不知道你有没有看出来，尽管拆分之后的代码更能满足迪米特法则，但却违背了高内聚的设计思想。高内聚要求相近的功能要放到同一个类中，这样可以方便功能修改的时候，修改的地方不至于过于分散。对于刚刚这个例子来说，如果我们修改了序列化的实现方式，比如从 JSON 换成了 XML，那反序列化的实现逻辑也需要一并修改。在未拆分的情况下，我们只需要修改一个类即可。在拆分之后，我们需要修改两个类。显然，这种设计思路的代码改动范围变大了。
如果我们既不想违背高内聚的设计思想，也不想违背迪米特法则，那我们该如何解决这个问题呢？实际上，通过引入两个接口就能轻松解决这个问题，具体的代码如下所示：
public interface Serializable {
String serialize(Object object);
}
public interface Deserializable {
Object deserialize(String text);
}
public class Serialization implements Serializable, Deserializable {
@Override
public String serialize(Object object) {
String serializedResult = ...;
...
return serializedResult;
}
@Override
public Object deserialize(String str) {
Object deserializedResult = ...;
...
return deserializedResult;
}
}
public class DemoClass_1 {
private Serializable serializer;
public Demo(Serializable serializer) {
this.serializer = serializer;
}
//...
}
public class DemoClass_2 {
private Deserializable deserializer;
public Demo(Deserializable deserializer) {
this.deserializer = deserializer;
}
//...
}
尽管我们还是要往 DemoClass_1 的构造函数中，传入包含序列化和反序列化的 Serialization 实现类，但是，我们依赖的 Serializable 接口只包含序列化操作，DemoClass_1 无法使用 Serialization 类中的反序列化接口，对反序列化操作无感知，这也就符合了迪米特法则后半部分所说的“依赖有限接口”的要求。
实际上，上面的的代码实现思路，也体现了“基于接口而非实现编程”的设计原则，结合迪米特法则，我们可以总结出一条新的设计原则，那就是“基于最小接口而非最大实现编程”。
五、辩证思考与灵活应用
为了满足迪米特法则，我们将一个非常简单的类，拆分出两个接口，是否有点过度设计的意思呢？
设计原则本身没有对错，只有能否用对之说。不要为了应用设计原则而应用设计原则，我们在应用设计原则的时候，一定要具体问题具体分析。
思考：单一职责是从自身提供的角度出发，迪米特法则是从关系出发，针对接口而非实现编程是使用者的角度出发，殊途同归实现高内聚低耦合。
